JP3761347B2

JP3761347B2 - Elastic member fixing structure

Info

Publication number: JP3761347B2
Application number: JP36904398A
Authority: JP
Inventors: 佳史安藤; 久満前川; 哲也岩下
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP2000193105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ダイアフラム弁に用いられる弾性部材であるダイアフラムを弁本体に固定させる等の弾性部材の固定構造に関し、更に詳細には、その弾性部材の固定部分を強固に固定するために、固定部分と可撓部分との境目部分にかかる内部応力によって生じる破損を防止する弾性部材の固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性部材は、その弾性変形によって形状が自由に変化することなどから流体機器の各所に利用されている。具体的には、気密に仕切った空間の容積を変化させるためのダイアフラムや、仕切った空間の気密性を保ってピストンを移動させるためのパッキンなどである。
このような流体機器に用いられる弾性部材は、流体機器内に直接固定する固定部分と、その固定部分から連続して弾性変形によって撓みを生じる可撓部分との少なくとも２つの部分からなり、その固定部分が強固に挟持されて固定されている。図６及び図７は、そのような弾性部材の一例であるダイアフラムを示した一部断面図であり、特に図７は変形状態での内部応力の分布を示したものである。
【０００３】
ダイアフラム１００は円盤形状をなし、その中心に厚肉な弁体部分１０１が、その外周には薄肉の可撓部分１０２が連続し、更にその外周には厚肉な固定部分１０３が連続して一体に成形されている。ダイアフラム１００は、弁体部分１０１が可撓部分１０２の上方に凸状になるように、そして固定部分１０３が可撓部分１０２の下方に凸状になるように形成されている。
一方、このダイアフラム１００を備えるダイアフラム弁のボディ１１０は、弁座１１１を囲むように環状の固定溝１１２が形成され、そこにはめ込まれたダイアフラム１００の固定部分１０３を上方から押圧部材１２１で押さえ込むように構成されている。そのため、ダイアフラム１００は、その固定部分１０３がボディ１１０と押圧部材１２１とによって上下方向に加えられる力によって圧縮されて強固に固定されている。
そこで、ダイアフラム１００は、開弁時には可撓部分１０２が撓むことなく図６に示すように水平状態が保たれている。一方、ダイアフラム１００の弁体部分１０１が下方へ加圧されるなどして押し下げられると、可撓部分１０２が図７に示すように下方へ撓められ、位置の下がった弁体部分１０１が弁座１１１へ当接して閉弁状態となる。一方、ダイアフラム１００の弁体部分１０１が解放されて上方へ戻されると、弁体部分１０１が弁座１１１から離間して再び開弁状態となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなダイアフラム弁のダイアフラム１００は、図６の開弁状態から図７の閉弁状態へと形状が変化するとき、その可撓部分１０２に撓みが生じる。ダイアフラム１００は、開弁時の水平な状態でダイアフラムの寸法で形成されているため、図７のように撓められると弁体部分１０１と固定部分１０３との距離が広がり、可撓部分１０２に伸びが生じることとなる。その場合、可撓部分１０２は、湾曲して外側に膨らんだ部分が大きく伸ばされている。
一方、ダイアフラム１００の固定部分１０３は、ボディ１１０と押圧部材１２１とによって強く圧縮されて接触面の摩擦係数が大きくなって、変形が起こりにくくなっている。
そのため、可撓部分１０２が撓んでも固定部分１０３には連続した弾性変形が起こらず、可撓部分１０２のみが伸ばされて図７に示すような引張応力が作用することとなる。ここで、図７で示す応力分布は、圧縮応力が作用する部分をクロス斜線とし、引張応力が作用する部分を斑点及び黒塗りとした。そして、応力の大きさに比例させてクロス斜線及び斑点の密度を高くした。図４で示す応力分布も同様である。
【０００５】
即ち、ダイアフラム１００は、固定部分１０３がボディ１１０と押圧部材１２１とに強固に挟み込まれているため、固定部分１０３が可撓部分１０２側へ引っ張られても、その固定部分１０３には可撓部分１０２に連続した引っ張りによる変形が生じない。従って、可撓部分１０２の伸びによる変形が固定部分１０３との境目で途切れることから、そこに応力集中が生じて図７に示すＰ部に最も大きな引張応力が働いていた。そのため、これまではダイアフラム弁の開閉動作が数万〜数十万回繰り返えされると、Ｐ部に亀裂破損が生じてダイアフラム１００が寿命となってしまっていた。
【０００６】
ところで、このような固定部分と可撓部分との境目部分に生じる亀裂破損は、ダイアフラムに限らず、例えばスプール弁に設けられるスプールパッキン等にも見られる問題であった。
一方、ダイアフラム１００に亀裂破損が生じると漏れを発生させるなどの問題が生じるため、従来のダイアフラムでは、強度を高めるために内部に基布などを補強材として一体成形するようなことが行われ、コストアップになるといった問題もあった。
【０００７】
そこで本発明は、かかる問題を解消すべく、固定部分と可撓部分との境目部分に生じる亀裂破損を防止する弾性部材の固定構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
【００１０】
そこで、本発明にかかる弾性部材の固定構造は、弁座に当接又は離間する弁体部分と、前記弁体部分の外周に連続する膜からなる可撓部分と、前記可撓部分の周縁に連続する環状の固定部分とを有するダイアフラムを、流体機器の取り付け箇所に固定部分を強固に挟み込んで固定し、前記ダイアフラムの固定部分と前記取り付け箇所の固定面との間に環状の低摩擦シートを挟み込んでおり、前記低摩擦シートは、内径部が、前記ダイアフラムの弁体部分を前記弁座に当接させて前記ダイアフラムを撓ませた際に前記ダイアフラムが前記低摩擦シートから離間する離間点より前記弁体部分側へ突き出し、前記可撓部分の撓みに従って撓むことを特徴とする。
よって、本発明にかかる弾性部材の固定構造では、撓められたダイアフラムの可撓部分に伸びが生じると、流体機器の固定箇所に挟まれたダイアフラムの固定部分は、低摩擦部材によって可撓部分に連続する部分が引っ張られて滑るため、その固定部分の弾性変形によって亀裂を起こさせる応力集中をなくし、ダイアフラムの可撓部分と固定部分との境目部分の亀裂破損を防止する。
また、ダイアフラムを固定する固定箇所の角部にダイアフラムの可撓部分が擦れることがなくなり、寿命を延ばすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる弾性部材の固定構造の第一実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態は、流体機器としてダイアフラム弁を挙げ、そこに設けられる弾性部材であるダイアフラムの固定構造を例に挙げて説明する。図１及び図２は、ダイアフラム弁を示した断面図であり、図１は閉弁状態を示し、図２は開弁状態を示している。このダイアフラム弁１は、駆動手段としてソレノイドを有している。ヨーク１１に画設された中心にはコア１２が垂設固定され、その周りにコイル１３がヨーク１１内で巻回されている。コア１２は、コイル１３のほぼ中間位置にまで上方から挿入されており、その下方からはプランジャ１４が挿入されている。また、コア１２とプランジャ１４との間にはスプリング１５が設けられ、プランジャ１４が下方へ付勢されている。プランジャ１４は、底板ヨーク１６の中心に形成されたガイド孔１６ａを上下に摺動するように嵌挿されている。そして、底板ヨーク１６の外周には環状に凹部が形成され、底板ヨーク１６にはめ込んだヨーク１１の端部を凹部側に押し潰して位置決めし、ソレノイドが一体に構成されている。
【００１２】
底板ヨーク１６には、下方にボディ２１が固定されて駆動手段のソレノイドと弁部とが一体になっている。そのボディ２１には、側面のほぼ対称位置に入力ポート２２と出力ポート２３とが開設され、共に上面へ開設された流路２４，２５につながっている。入力ポート２２側の流路２４開口部分には、ボディ２１上面に環状に隆起した弁座２６が形成されている。そして、ボディ２１の上面には、流路２４，２５の開口を囲んだ環状の固定溝２７が形成されている。固定溝２７の周りには更に突設されたガイド２８が形成され、そのガイド２８内に環形状の押圧部材２９がはめ込まれるよう構成されている。
そして、このダイアフラム弁１のダイアフラム３は、プランジャ１４の下端に一体に設けられている。図３は、ダイアフラム弁１の弁部を示した拡大断面図である。ダイアフラム３は、円盤形状をなし、その中心には弁座２６より広径の厚肉な弁体部分３１が形成されている。弁体部分３１は、プランジャ１４下端に連結できるように、嵌合可能な連結部分３２が形成されている。そして、弁体部分３１の外周には薄肉な可撓部分３３が連続し、更に可撓部分３３の外周には厚肉な固定部分３４が連続して成形されている。
【００１３】
そこで、このダイアフラム弁１の組み付けには、先ずボディ２１の固定溝２７にダイアフラム３の固定部分３４をはめ込んで配置させる。よって、ボディ２１の上面に開設された流路２４，２５の開口は、ダイアフラム３によって塞がれることとなる。そして、押圧部材２９をガイド２８内にはめ込んでダイアフラム３の固定部分３４を上方から挟み込む。そこで、ボディ２１にソレノイドを固定させれば、押圧部材２９が底板ヨーク１６によってボディ２１側へ加圧されるので、ダイアフラム３の固定部分３４がボディ２１との間で強固に挟み込まれることになる。
ところで、本実施の形態では、ダイアフラム３が前述したように固定する際には、固定部分３４と押圧部材２９との間にシート３６を挟み込む。シート３６は、フッ素樹脂で成形された厚さ０．１ｍｍの環状シートであり、ダイアフラム３の固定部分３４との外径がほぼ一致する大きさのものである。また、シート３６の内径は、シート３６がダイアフラム３の固定部分３４と押圧部材２９とが当接し合う部分より内側に突出する大きさで形成されている。
【００１４】
そこで、このような構成からなるダイアフラム弁１は、コイル１３への非通電時にはプランジャ１４がスプリング１５の弾性力によって下方に押し下げられている。そのため、プランジャ１４の下端に嵌合したダイアフラム３は、その弁体部分３１が弁座２６へ当接されて図１に示すように閉弁状態となる。従って、入力ポート２２から流入した流体は、ダイアフラム３の弁体部分３１によって遮断され、流路２４から流路２５へと流れることはない。
一方、コイル１３が通電されると、発生する磁界によってコア１２が励磁され、プランジャ１４がスプリング１５の付勢力に抗して上昇し、コア１２へと吸着される。そのとき、ダイアフラム３は、弁体部分３１が持ち上げられて弁座２６から離間し、ダイアフラム弁１は開弁状態となる。従って、入力ポート２２から流入した流体は、流路２４を流れてダイアフラム３の下方の弁室へと流入し、更にそこから流路２５へと流れ込んで出力ポート２３から排出される。
【００１５】
このダイアフラム弁１は、プランジャ１４が上下動すると、ダイアフラム３の弁体部分３１がプランジャ１４に従って上下に移動する。そして、ダイアフラム３は、固定部分３４が位置決めされているので、その固定部分３４と弁体部分３１との間では、弁の開閉に伴って可撓部分３３が撓められる。特に、可撓部分３３は、閉弁時に大きく撓められる。ところが本実施の形態では、ダイアフラム３の固定部分３４が強固に挟み込まれているものの、その上面にはシート３６が同時に挟み込まれているため、可撓部分３３と固定部分３４との境目に亀裂破損を起こさせる応力集中が生じないようになっている。
即ち、ダイアフラム３の固定部分３４の上面にはシート３６が挟み込まれているため、固定部分３４は、シート３６との接触面の静摩擦係数が非常に小さくなっている。例えば、シートのない前記従来例の場合には、静摩擦係数μが０．５程度であったものが、本意実施の形態では０．０５程度にまで低下している。
【００１６】
従って、シート３６によって固定部分３４の上面が滑りやすくなっているため、閉弁時にダイアフラム３の可撓部分３３が大きく撓められて固定部分３３と連続する部分に伸びが生じると、その可撓部分３３を伸ばそうとする力によって固定部分３４もシート３６との接触面で滑って変形することとなる。
ここで図４は、本実施の形態のダイアフラム弁１におけるダイアフラム３に生じる応力分布を示した一部断面図である。ダイアフラム３が閉弁時に撓められると、シート３６に接する固定部分３４の上面側に、可撓部分３３が伸ばされる力によって矢印Ａ方向への肉流れを生じる。そのため、これまで可撓部分と固定部分との境目部分（図７のＰ部分）に加わっていた力が、固定部分３４の変形に消費され応力集中がなくなった。
【００１７】
これによって、従来例で可撓部分と固定部分との境目部分に働いていた力は、本実施の形態では固定部分３４を引っ張って変形させることによって消費され、可撓部分３３内に作用する引張応力が小さくなる。そのため、弁の開閉が繰り返されても、ダイアフラム３の可撓部分３３と固定部分３４との境目部分には亀裂破損が生じることがなくなり、これまでは数万〜数十万回で寿命となっていたダイアフラムが、数百万回でも亀裂破損が生じなくなり、ダイアフラムの長寿命化を実現することができた。
また、これまでダイアフラムの可撓部分が撓む時、押圧部材の角部に当たって擦れてしまい、そこの摩耗によって寿命となるケースもあったが、本実施の形態では、シート３６が押えとなって押圧部材２９の角部との擦れを生じさせないようになった。そのため擦れによる摩耗がなくなり、この点からもダイアフラム３の長寿を延ばすことができた。
【００１８】
ところで、前記実施の形態ではダイアフラム３の固定部分３４に滑りを生じさせるためにシート３６を設けたが、この目的を達成するためには、他にもダイアフラム３の固定部分をコーティングしたり複合メッキを施すなどしてもよい。また、このコーティングや複合メッキは、ダイアフラム側でなくと押圧部材２９側に施すようにしてもよい。なお、コーティングは、例えばＰＴＦＥコーティングやＰＦＡコーティングなどで、接触面に厚さ１０〜５０μｍの膜を形成する。また、複合メッキには、例えばＰＴＦＥパウダを混合させた無電解ニッケルメッキを施し、その厚さは５〜２０μｍ程度である。
そして、このようなコーティングや複合メッキは、ダイアフラム３の可撓部分３３と押圧部材２９とが擦れる部分の摩擦を抑え、ダイアフラムの摩耗防止といった効果も奏する。
【００１９】
次に、本発明にかかる弾性部材の固定構造の第二実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では流体機器としてスプール弁を挙げ、これに用いられる弾性部材であるスプールパッキンの固定構造について説明する。図５は、スプール弁を示した一部断面図である。
これは、スプール５１が不図示のソレノイドなどによって、ボディ５２内に大径部及び小径部とからなる流路切替空間５３内を軸方向に移動するよう構成されている。そして、スプール５１には、流路切替空間５３の小径部分を摺接して気密に遮断させるスプールパッキン５４が、環状の固定溝５５内に嵌合されている。
そこで、スプール５１が軸方向へ移動し、スプールパッキン５４が流路切替空間５３の大径部分に位置すると、遮断が解除されて例えば矢印Ｂで示すように流体が流れる。すると、スプールパッキン５４の固定溝５５から突出した部分が、流体圧力で撓められる。そのため、前記従来例のダイアフラムのように、固定溝５５内に固定された固定部分と突出して撓みが生じる可撓部分との境目部分で亀裂破損が生じないようにする必要がある。
そこで、本実施の形態でも、スプールパッキン５４が固定溝５５内を滑るようにコーティングが施されている。なお、本実施の形態の場合にも、シートを挟んだり、複合メッキを施すようにしてもよい。従って、スプールパッキンは、固定部分と撓みが生じる部分との境目部分の亀裂破損を防止することができた。
【００２０】
以上、本発明にかかる弾性部材の固定構造について一実施の形態を示しが、本発明はこれらに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、流体機器としてダイアフラム弁及びスプール弁を例に挙げて、そこに使用されるダイアフラムやスプールパッキンについて説明したが、これ以外の流体機器であって、強固に固定された固定部分と撓みが生じる可撓部分とがある弾性部材を備えるものであってよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、強固に挟み込まれて固定される固定部分と、その固定部分から連続して一体成形された可撓部分とを有する流体機器に用いられる弾性部材であって、流体機器の動作に従って可撓部分が弾性変形を繰り返えして機能するように固定部分を所定箇所に取り付けるものであり、弾性変形の際に前記弾性部材の可撓部分の伸びによって引っ張られる前記弾性部材の固定部分が、固定箇所の固定面との間で滑るように前記固定部分の表面と固定面との間に低摩擦部材を介在させた構成としたので、固定部分と可撓部分の境目部分に生じる亀裂破損を防止する弾性部材の固定構造を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示したダイアフラム弁の閉弁状態を断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示したダイアフラム弁の開弁状態を断面図である。
【図３】ダイアフラム弁１の弁部を示した拡大断面図である。
【図４】ダイアフラム３に生じる応力分布を示した一部断面図である
【図５】スプール弁を示した一部断面図である。
【図６】従来の弾性部材の固定構造を示したダイアフラムの断面図である。
【図７】従来の弾性部材の固定構造におけるダイアフラムの変形時に作用する応力分布を示した図である。
【符号の説明】
１ダイアフラム弁
３ダイアフラム
２１ボディ
２７固定溝
２９押圧部材
３１弁体部分
３２連結部分
３３可撓部分
３４固定部分
３６シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure for fixing an elastic member, for example, fixing a diaphragm, which is an elastic member used for a diaphragm valve, to the valve body, and more specifically, in order to firmly fix a fixing portion of the elastic member, The present invention relates to a fixing structure of an elastic member for preventing breakage caused by internal stress applied to a boundary portion between a fixing portion and a flexible portion.
[0002]
[Prior art]
The elastic member is used in various parts of fluid equipment because its shape freely changes due to its elastic deformation. Specifically, there are a diaphragm for changing the volume of the airtightly partitioned space, a packing for moving the piston while maintaining the airtightness of the partitioned space, and the like.
The elastic member used in such a fluid device is composed of at least two parts: a fixed part that is directly fixed in the fluid apparatus and a flexible part that is bent continuously by elastic deformation from the fixed part. The part is firmly clamped and fixed. 6 and 7 are partial cross-sectional views showing a diaphragm which is an example of such an elastic member. In particular, FIG. 7 shows a distribution of internal stress in a deformed state.
[0003]
Diaphragm 100 has a disk shape with a thick valve body portion 101 at the center, a thin flexible portion 102 at the outer periphery, and a thick fixed portion 103 at the outer periphery. It is molded into. The diaphragm 100 is formed such that the valve body portion 101 is convex above the flexible portion 102 and the fixed portion 103 is convex below the flexible portion 102.
On the other hand, the body 110 of the diaphragm valve provided with the diaphragm 100 is formed with an annular fixing groove 112 so as to surround the valve seat 111, and the fixing portion 103 of the diaphragm 100 fitted therein is pressed by the pressing member 121 from above. It is configured. Therefore, the diaphragm 100 has its fixed portion 103 compressed and firmly fixed by a force applied in the vertical direction by the body 110 and the pressing member 121.
Therefore, the diaphragm 100 is kept in a horizontal state as shown in FIG. 6 without the flexible portion 102 being bent when the valve is opened. On the other hand, when the valve body portion 101 of the diaphragm 100 is pressed down, for example, by being pressed downward, the flexible portion 102 is bent downward as shown in FIG. The valve 111 is brought into contact with the seat 111 to be closed. On the other hand, when the valve body portion 101 of the diaphragm 100 is released and returned upward, the valve body portion 101 is separated from the valve seat 111 and is opened again.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the shape of the diaphragm 100 of such a diaphragm valve changes from the opened state of FIG. 6 to the closed state of FIG. 7, the flexible portion 102 bends. The diaphragm 100 is formed in the dimension of the diaphragm in a horizontal state when the valve is opened. Therefore, when the diaphragm 100 is bent as shown in FIG. 7, the distance between the valve body portion 101 and the fixed portion 103 increases, and the flexible portion 102 Elongation will occur. In that case, the flexible portion 102 is greatly extended at the portion that is curved and bulges outward.
On the other hand, the fixed portion 103 of the diaphragm 100 is strongly compressed by the body 110 and the pressing member 121, and the friction coefficient of the contact surface is increased, so that deformation is less likely to occur.
Therefore, even if the flexible portion 102 bends, continuous elastic deformation does not occur in the fixed portion 103, and only the flexible portion 102 is stretched and a tensile stress as shown in FIG. 7 acts. Here, in the stress distribution shown in FIG. 7, a portion where the compressive stress acts is a cross diagonal line, and a portion where the tensile stress acts is a spot and black paint. Then, the density of cross diagonal lines and spots was increased in proportion to the magnitude of the stress. The same applies to the stress distribution shown in FIG.
[0005]
That is, in the diaphragm 100, the fixed portion 103 is firmly sandwiched between the body 110 and the pressing member 121. Therefore, even if the fixed portion 103 is pulled toward the flexible portion 102, the fixed portion 103 has a flexible portion. Deformation due to continuous pulling 102 does not occur. Therefore, since the deformation due to the extension of the flexible portion 102 is interrupted at the boundary with the fixed portion 103, stress concentration occurs there, and the largest tensile stress acts on the P portion shown in FIG. Therefore, until now, when the opening / closing operation of the diaphragm valve is repeated tens of thousands to hundreds of thousands of times, the P portion is cracked and the diaphragm 100 has reached the end of its life.
[0006]
By the way, such crack breakage occurring at the boundary portion between the fixed portion and the flexible portion is not only a diaphragm but also a problem seen in, for example, a spool packing provided in a spool valve.
On the other hand, when crack breakage occurs in the diaphragm 100, a problem such as occurrence of leakage occurs. Therefore, in the conventional diaphragm, in order to increase the strength, a base fabric or the like is integrally formed inside as a reinforcing material, There was also a problem of increased costs.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fixing structure of an elastic member that prevents crack breakage that occurs at a boundary portion between a fixing portion and a flexible portion in order to solve such a problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
[0009]
[0010]
Therefore, the elastic member fixing structure according to the present invention includes a valve body portion that comes into contact with or separates from the valve seat, a flexible portion made of a film continuous to the outer periphery of the valve body portion, and a peripheral edge of the flexible portion. A diaphragm having a continuous annular fixed portion is fixed by firmly sandwiching the fixed portion at a mounting position of the fluid device, and an annular low friction sheet is provided between the fixed portion of the diaphragm and the fixing surface of the mounting position. The low friction sheet is sandwiched between the separation points where the inner diameter portion of the low friction sheet is separated from the low friction sheet when the diaphragm is bent by bringing the valve body portion of the diaphragm into contact with the valve seat. It protrudes to the said valve body part side, and it bends according to the bending of the said flexible part .
Therefore, in the fixing structure of the elastic member according to the present invention, when elongation occurs in the flexible part of the deflected diaphragm, the fixed part of the diaphragm sandwiched between the fixing parts of the fluid device is made flexible by the low friction member. Therefore, the stress concentration that causes cracking due to elastic deformation of the fixed portion is eliminated, and crack breakage at the boundary portion between the flexible portion and the fixed portion of the diaphragm is prevented.
In addition, the flexible portion of the diaphragm is not rubbed against the corner portion of the fixing portion where the diaphragm is fixed, and the life can be extended.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of an elastic member fixing structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a diaphragm valve will be described as a fluid device, and a diaphragm fixing structure which is an elastic member provided therein will be described as an example. 1 and 2 are cross-sectional views showing a diaphragm valve. FIG. 1 shows a valve closing state, and FIG. 2 shows a valve opening state. The diaphragm valve 1 has a solenoid as driving means. A core 12 is suspended and fixed at the center of the yoke 11, and a coil 13 is wound around the core 11 around the core 12. The core 12 is inserted from above into a substantially intermediate position of the coil 13, and a plunger 14 is inserted from below. A spring 15 is provided between the core 12 and the plunger 14, and the plunger 14 is urged downward. The plunger 14 is fitted and inserted so as to slide up and down in a guide hole 16 a formed at the center of the bottom plate yoke 16. An annular recess is formed on the outer periphery of the bottom plate yoke 16, and the end of the yoke 11 fitted in the bottom plate yoke 16 is crushed and positioned toward the recess, so that a solenoid is integrally formed.
[0012]
A body 21 is fixed to the bottom plate yoke 16 below, and a solenoid of a driving means and a valve portion are integrated. In the body 21, an input port 22 and an output port 23 are opened at substantially symmetrical positions on the side surfaces, and both are connected to flow paths 24 and 25 opened on the upper surface. A valve seat 26 is formed on the upper surface of the body 21 so as to be annularly raised at the opening portion of the flow path 24 on the input port 22 side. An annular fixed groove 27 surrounding the openings of the flow paths 24 and 25 is formed on the upper surface of the body 21. A guide 28 further protruding is formed around the fixed groove 27, and a ring-shaped pressing member 29 is fitted into the guide 28.
The diaphragm 3 of the diaphragm valve 1 is integrally provided at the lower end of the plunger 14. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the valve portion of the diaphragm valve 1. The diaphragm 3 has a disk shape, and a thick valve body portion 31 having a diameter wider than that of the valve seat 26 is formed at the center thereof. The valve body portion 31 is formed with a fitting portion 32 that can be fitted so as to be connected to the lower end of the plunger 14. A thin flexible portion 33 is continuously formed on the outer periphery of the valve body portion 31, and a thick fixed portion 34 is continuously formed on the outer periphery of the flexible portion 33.
[0013]
In order to assemble the diaphragm valve 1, first, the fixed portion 34 of the diaphragm 3 is first fitted into the fixed groove 27 of the body 21. Therefore, the openings of the flow paths 24 and 25 opened on the upper surface of the body 21 are blocked by the diaphragm 3. Then, the pressing member 29 is fitted into the guide 28 to sandwich the fixed portion 34 of the diaphragm 3 from above. Therefore, if the solenoid is fixed to the body 21, the pressing member 29 is pressurized toward the body 21 by the bottom plate yoke 16, so that the fixed portion 34 of the diaphragm 3 is firmly sandwiched between the body 21. .
By the way, in the present embodiment, when the diaphragm 3 is fixed as described above, the sheet 36 is sandwiched between the fixing portion 34 and the pressing member 29. The sheet 36 is an annular sheet having a thickness of 0.1 mm formed of a fluororesin and has a size such that the outer diameter of the diaphragm 3 and the fixed portion 34 are substantially the same. Further, the inner diameter of the sheet 36 is formed such that the sheet 36 protrudes inward from the portion where the fixed portion 34 of the diaphragm 3 and the pressing member 29 abut.
[0014]
Therefore, in the diaphragm valve 1 having such a configuration, the plunger 14 is pushed downward by the elastic force of the spring 15 when the coil 13 is not energized. Therefore, the diaphragm 3 fitted to the lower end of the plunger 14 is brought into a closed state as shown in FIG. Therefore, the fluid flowing in from the input port 22 is blocked by the valve body portion 31 of the diaphragm 3 and does not flow from the flow path 24 to the flow path 25.
On the other hand, when the coil 13 is energized, the core 12 is excited by the generated magnetic field, and the plunger 14 rises against the urging force of the spring 15 and is attracted to the core 12. At that time, the diaphragm 3 is lifted away from the valve seat 26 by lifting the valve body portion 31, and the diaphragm valve 1 is opened. Accordingly, the fluid flowing in from the input port 22 flows through the flow path 24 and flows into the valve chamber below the diaphragm 3, and further flows into the flow path 25 from there and is discharged from the output port 23.
[0015]
In the diaphragm valve 1, when the plunger 14 moves up and down, the valve body portion 31 of the diaphragm 3 moves up and down according to the plunger 14. Since the fixed portion 34 of the diaphragm 3 is positioned, the flexible portion 33 is bent between the fixed portion 34 and the valve body portion 31 as the valve is opened and closed. In particular, the flexible portion 33 is greatly bent when the valve is closed. However, in the present embodiment, although the fixed portion 34 of the diaphragm 3 is firmly sandwiched, the sheet 36 is simultaneously sandwiched on the upper surface thereof, so that crack breakage occurs at the boundary between the flexible portion 33 and the fixed portion 34. The stress concentration that causes the phenomenon is prevented.
That is, since the sheet 36 is sandwiched between the upper surfaces of the fixed portions 34 of the diaphragm 3, the static friction coefficient of the contact surfaces of the fixed portions 34 with the sheet 36 is extremely small. For example, in the case of the conventional example without a sheet, the static friction coefficient μ is about 0.5, but in the present embodiment, it is reduced to about 0.05.
[0016]
Accordingly, since the upper surface of the fixed portion 34 is easily slipped by the seat 36, if the flexible portion 33 of the diaphragm 3 is greatly deflected when the valve is closed and the portion continuous with the fixed portion 33 is elongated, the flexibility is increased. The fixing portion 34 is also slid and deformed on the contact surface with the sheet 36 due to the force for extending the portion 33.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a stress distribution generated in the diaphragm 3 in the diaphragm valve 1 of the present embodiment. When the diaphragm 3 is bent when the valve is closed, a meat flow in the direction of the arrow A is generated on the upper surface side of the fixed portion 34 in contact with the seat 36 by the force by which the flexible portion 33 is extended. Therefore, the force applied to the boundary portion (P portion in FIG. 7) between the flexible portion and the fixed portion so far is consumed for the deformation of the fixed portion 34, and the stress concentration is eliminated.
[0017]
As a result, the force acting on the boundary portion between the flexible portion and the fixed portion in the conventional example is consumed by pulling and deforming the fixed portion 34 in the present embodiment, and the tensile force acting in the flexible portion 33 is consumed. Stress is reduced. Therefore, even if the opening and closing of the valve is repeated, no crack breakage occurs at the boundary portion between the flexible portion 33 and the fixed portion 34 of the diaphragm 3, and until now, the life is reached in tens of thousands to hundreds of thousands of times. The diaphragm was not damaged by cracks even after millions of times, and the life of the diaphragm could be extended.
Further, until now, when the flexible portion of the diaphragm has been bent, it has rubbed against the corner portion of the pressing member, and there has been a case where the life of the diaphragm becomes worn, but in the present embodiment, the sheet 36 serves as a presser. The rubbing with the corner of the pressing member 29 is not caused. Therefore, wear due to rubbing is eliminated, and the longevity of the diaphragm 3 can be extended from this point.
[0018]
By the way, in the above embodiment, the sheet 36 is provided in order to cause the fixed portion 34 of the diaphragm 3 to slip. However, in order to achieve this purpose, the fixed portion of the diaphragm 3 may be coated or combined plating. May be applied. Further, this coating or composite plating may be applied not to the diaphragm side but to the pressing member 29 side. The coating is, for example, a PTFE coating or a PFA coating, and a film having a thickness of 10 to 50 μm is formed on the contact surface. Further, for example, electroless nickel plating mixed with PTFE powder is applied to the composite plating, and the thickness thereof is about 5 to 20 μm.
Such coating or composite plating suppresses the friction of the portion where the flexible portion 33 of the diaphragm 3 and the pressing member 29 rub against each other, and also has an effect of preventing the diaphragm from being worn.
[0019]
Next, a second embodiment of the elastic member fixing structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a spool valve is used as the fluid device, and a fixing structure of a spool packing that is an elastic member used for the spool valve will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the spool valve.
This is configured so that the spool 51 moves in the axial direction in the flow path switching space 53 formed of a large diameter portion and a small diameter portion in the body 52 by a solenoid (not shown) or the like. A spool packing 54 is fitted in the annular fixing groove 55 so that the small diameter portion of the flow path switching space 53 is slidably contacted with the spool 51 in an airtight manner.
Therefore, when the spool 51 moves in the axial direction and the spool packing 54 is positioned at the large diameter portion of the flow path switching space 53, the shut-off is released and a fluid flows as indicated by an arrow B, for example. Then, the portion protruding from the fixing groove 55 of the spool packing 54 is bent by the fluid pressure. Therefore, it is necessary to prevent crack breakage from occurring at the boundary between the fixed portion fixed in the fixing groove 55 and the flexible portion that protrudes and bends like the conventional diaphragm.
Therefore, also in the present embodiment, coating is applied so that the spool packing 54 slides in the fixed groove 55. Also in the case of the present embodiment, a sheet may be sandwiched or composite plating may be performed. Therefore, the spool packing can prevent crack breakage at the boundary between the fixed portion and the portion where the deflection occurs.
[0020]
As mentioned above, although embodiment is shown about the fixing structure of the elastic member concerning this invention, this invention is not necessarily limited to these, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above-described embodiment, the diaphragm valve and the spool valve are described as examples of the fluid device, and the diaphragm and the spool packing used therein are described. However, the fluid device is a fluid device other than this, and is firmly fixed. You may provide the elastic member with a fixed part and the flexible part which a bending produces.
[0021]
【The invention's effect】
The present invention is an elastic member used in a fluid device having a fixed portion that is firmly sandwiched and fixed, and a flexible portion that is integrally formed continuously from the fixed portion, and can be used according to the operation of the fluid device. The fixed portion is attached to a predetermined position so that the flexible portion functions by repeating elastic deformation, and the fixed portion of the elastic member is pulled by the extension of the flexible portion of the elastic member during the elastic deformation. Since the low friction member is interposed between the surface of the fixed part and the fixed surface so as to slide between the fixed surface of the fixed part, crack breakage occurring at the boundary part between the fixed part and the flexible part It is now possible to provide a fixing structure for an elastic member that prevents the above-described problem.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a closed state of a diaphragm valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a diaphragm valve according to an embodiment of the present invention is opened.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a valve portion of the diaphragm valve 1;
4 is a partial cross-sectional view showing a stress distribution generated in the diaphragm 3. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a spool valve.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a diaphragm showing a conventional elastic member fixing structure.
FIG. 7 is a diagram showing a stress distribution acting when a diaphragm is deformed in a conventional elastic member fixing structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm valve 3 Diaphragm 21 Body 27 Fixing groove 29 Pressing member 31 Valve body part 32 Connection part 33 Flexible part 34 Fixed part 36 Sheet

Claims

A diaphragm having a valve body portion that contacts or separates from the valve seat, a flexible portion made of a film that continues to the outer periphery of the valve body portion, and an annular fixed portion that continues to the periphery of the flexible portion. A fixed portion is firmly sandwiched and fixed at a mounting location of the device, and an annular low friction sheet is sandwiched between the fixed portion of the diaphragm and the fixed surface of the mounting location, and the low friction sheet has an inner diameter portion. When the diaphragm is bent by bringing the valve body portion of the diaphragm into contact with the valve seat, the diaphragm protrudes toward the valve body portion side from a separation point where the diaphragm is separated from the low friction sheet, and the flexible portion An elastic member fixing structure characterized by bending according to bending .

A diaphragm valve comprising the elastic member fixing structure according to claim 1.